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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA , , , FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA PRUEBAS DE ENTREGA DE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA DE TRES DEVANADOS INFORME DE SUFICIENCIA PA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO ELECTRICISTA PRESENTADO POR: VÍCTOR JOSÉ IBÁÑEZ PISCOYA PROMOCIÓN 2002 -11 LIMA-PERÚ 2006
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
, , ,
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
PRUEBAS DE ENTREGA DE UN TRANSFORMADOR DE
POTENCIA DE TRES DEVANADOS
INFORME DE SUFICIENCIA
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO ELECTRICISTA
PRESENTADO POR:
VÍCTOR JOSÉ IBÁÑEZ PISCOY A
PROMOCIÓN 2002 -11
LIMA-PERÚ 2006
PRUEBAS DE ENTREGA DE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA DE TRES
ARROLLAMIENTOS
Este trabajo lo dedico a:
Mi padre, como digno ejemplo que me impulsa a seguir adelante.
Mi madre, que cada día me inculca valores de vida.
Mis profesores, cuyos consejos y experiencias enriquecen mi conocimiento profesional.
SUMARIO
Como ingenieros al momento de adquirir un transformador o hacer trabajos de
mantenimiento del mismo, antes de ponerlo en servicio es necesario contrastar su calidad
de fabricación. Por ello, todo transformador indistintamente de la potencia y del nivel de
tensión, debe someterse a pruebas eléctricas cuyos resultados garanticen el
cumplimiento del servicio esperado, con la eficiencia ofrecida.
Este informe pretende describir los procedimientos de las pruebas de entrega de los
transformadores de potencia tales como de rutina, tipo y especiales. Además, efectuar un
análisis de los valores obtenidos en todas sus manifestaciones posibles según normas
IEC. 76-1 y ANSI C57.12.00-1993, y verter las conclusiones necesarias en base a los
resultados de las pruebas efectuadas para un transformador de potencia fabricado.
PRÓLOGO
CAPiTULO 1
GENERALIDADES.
1.1- Alcances.
1.2- Generalidades.
1.3- Tipos de pruebas.
1.4- Requerimientos.
1.5- Propósito.
1.6- Secuencia de ejecución.
CAPÍTULO 11
PRUEBAS DE RUTINA.
ÍNDICE
2.1- Medida de la resistencia de los arrollamientos.
2.2- Relación de transformación y grupo de conexión
2.3- Medida tensión de cortocircuito.
2.4- Medida de las pérdidas en el fierro.
2.5- Medida de las pérdidas en el cobre.
2.6- Ensayo de tensión inducida.
2.7- Ensayo de tensión aplicada.
2.8- Pruebas en conmutador bajo carga.
CAPÍTULO 111
PRUEBAS TIPO.
3.1- Prueba de calentamiento.
3.2- Prueba de impulso.
CAPÍTULO IV
PRUEBAS ESPECIALES.
4.1- Medición de descargas parciales.
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2
2
3
3
4
5
5
7
7
10
15
15
18
22
24
26
27
27
30
32
32
4.2- Medición del factor de potencia.
4.3- Medición de la impedancia homopolar.
4.4- Medición de niveles de sonido.
4.5- Medición de las corrientes armónicas.
4.6- Medición de la potencia consumida por los
ventiladores y las bombas de aceite.
4.7- Pruebas del aceite dieléctrico.
CAPÍTULO V
RESULTADOS DE LAS PRUEBAS.
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFÍA.
33
34
34
34
40
40
44
65
68
VII
PRÓLOGO
La fabricación de un transformador de potencia, involucra un conjunto de procesos,
desde la etapa de ingeniería con un diseño inicial en planos de Autocad y hojas de
cálculo aprobadas; pasando por la adquisición de la materia prima necesaria para
efectuar su conversión en aislamientos, núcleos, bobinados que conformen su parte
activa, y finalmente con la adecuación de equipos accesorios para lograr funciones de
medición, control, monitoreo, señalización, protección entre otras. Además deben cumplir
ciertas especificaciones técnicas que el usuario requiera, para garantizar un buen
funcionamiento, y una eficiencia adecuada al momento de la puesta en servicio.
Por ello se efectúan pruebas para determinar primeramente si los valores de los
parámetros de diseño están acorde con lo que las normas indican, y luego con los
valores ofrecidos al cliente. Así pues las pruebas de entrega constituyen un conjunto de
ensayos, que se efectúan sobre el objeto terminado, antes de ser entregado al usuario.
Las normas IEC76-1 consideran tres clases de pruebas , pruebas de rutina que se
aplican a todas las unidades fabricadas, recibiendo el cliente una copia de los protocolos
sin costo alguno. Las pruebas tipo que son aplicadas a ciertas unidades, y se efectúan
bajo mutuo acuerdo con el cliente, asumiendo este último el costo por dichas pruebas.
Las pruebas especiales que poseen las mismas características que las anteriores, y se
efectúan con equipamiento especial sofisticado.
Este informe pretende describir los procedimientos de las pruebas de entrega de los
transformadores de potencia tales como de rutina, tipo y especiales. Además, efectuar un
análisis de los valores obtenidos en todas sus manifestaciones posibles según Normas
IEC 76-1 y ANSI C57.12.00-1993, y verter las conclusiones necesarias en base a los
resultados de las pruebas efectuadas sobre un transformador de potencia fabricado.
CAPITULO 1
GENERALIDADES
1.1- Alcances.
Los puntos que este informe contempla se definen a continuación:
- Descripción de los procedimientos, para la ejecución de pruebas en transformadores de
potencia, tales como pruebas de rutina, pruebas tipo y pruebas especiales de acuerdo a
las normas IEC 76-1 y ANSI C57.12.90-1993.
- Análisis de los resultados de las pruebas efectuadas a un transformador existente de
tres devanados de 210±10x10% / 62,3/ 10,3 KV 60-75/60-75/25-30 MVA, 60Hz, Ynyn0,
Ynd11, en comparación con los valores que las normas IEC 76-1 y ANSI C57.12.00-1993
establecen.
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1.2- Generalidades.
De acuerdo a la Norma ANSI CS?.12.80-1978 se establece varios tipos de pruebas para
los transformadores de potencia inmersos en aceite, tales como pruebas de rutina,
pruebas tipo y pruebas especiales. Los procedimientos de ejecución de estas pruebas
están definidas de acuerdo a las normas ANSI CS?.12.90-1993 y ANSI CS?.12.00-1993,
que deben adecuarse y cumplirse para mantener la integridad de los equipos y
accesorios del transformador durante su operación, asimismo obtener valores y/o
resultados satisfactorios que reafirmen un buen proceso de fabricación.
1.3- Tipos de pruebas.
Las normas consideran tres tipos de pruebas:
A) Pruebas de Rutina.
Se efectúan a todas las unidades aplicadas, el usuario recibe una copia alguna de
protocolos sin costo alguno. Comprenden especialmente las siguientes pruebas:
* Medición de la Resistencia de los arrollamientos.
* Medida de la relación de transformación y grupo de conexión.
* Medida de la tensión de cortocircuito.
* Medida de las pérdidas en el fierro.
* Medida de las pérdidas en el cobre.
* Ensayo de tensión inducida.
* Ensayo de tensión aplicada.
* Pruebas de funcionamiento del conmutador bajo carga.
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B) Pruebas Tipo.
Se aplican a algunas unidades, son acordadas con el cliente al momento de la colocación
de la orden. El costo de realización de estas pruebas es cobrado por el fabricante y son
generalmente las siguientes:
* Prueba de Calentamiento.
* Prueba de Impulso.
C) Pruebas Especiales.
Están conformadas por las siguientes pruebas:
* Medición de descargas parciales.
* Medición del factor de potencia y capacitancia de los arrollamientos.
* Medición de la impedancia homopolar.
* Medición de niveles de sonido.
* Medición de corrientes armónicas en vacío.
* Medición de la potencia consumida por ventiladores y bombas de aceite.
* Medición de la resistencia de aislamiento a tierra de los devanados.
* Pruebas dieléctricas del aceite.
1.4- Requerimientos.
Las principales pruebas de entrega al transformador se realizan en un ambiente
adecuado para ello, con el uso de equipo e instrumentos digitales adecuados para la
medición de corriente, voltaje, potencia, factor de potencia, sonido, temperatura entre
otros parámetros que permitan establecer resultados comparables dentro de las
tolerancias admisibles según normas.
La temperatura ambiente de la instalación debe estar entre 10ºC y 40ºC.
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1.5- Propósito.
Las pruebas de rutina se realizan para entregar un protocolo de prueba que garantice en
primera instancia una buena fabricación y operación del transformador de potencia.
Comprobando la relación de transformación entre sus devanados, contrastando el
porcentaje de pérdidas de vacío y cortocircuito admisible, descartar fallas internas entre
espiras de la bobina, las capas de papel aislante, las distancias del yugo a cuba mediante
el ensayo de tensión inducida, el aislamiento entre fases y masa a tensión aplicada, como
el correcto funcionamiento del conmutador de tomas bajo carga.
Las pruebas tipo buscan establecer los niveles de temperatura máxima permisibles del
transformador durante operación bajo carga nominal y verificar si el transformador está
en condiciones de soportar sobretensiones de origen atmosférico, en los límites
determinados por la coordinación del aislamiento contemplado en Normas.
Mediante las pruebas especiales al transformador de potencia obtenemos información de
las pérdidas de aislamiento (Tgo), el factor de potencia, la impedancia homopolar, los
oscilogramas en la prueba de descargas parciales, el nivel de ruido en decibelios durante
su operación con los ventiladores apagados y encendidos, contenido de armónicas en la
corriente de magnetización, condiciones fisicoquímicas del aceite; según normas o bajo
conformidad entre el fabricante y el cliente.
1.6- Secuencia de ejecución.
La ejecución de las pruebas se ha efectuado en la siguiente secuencia:
Realización de las pruebas rutina: Medición de la resistencia de los devanados,
comprobación de la polaridad y relación de transformación, determinación de las pérdidas
en el fierro y en el cobre, medición de la impedancia de secuencia cero, prueba tensión
inducida y aplicada, análisis
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cromatográfico y físico-químico del aceite antes de las pruebas, determinación del factor
de potencia y capacitancias, antes de las pruebas .
Realización de las pruebas tipo: Ensayo de calentamiento a potencia nominal en etapa
ONAN (ventiladores apagados) y en etapa ONAF (ventiladores encendidos), pruebas
impulsionales.
Realización de las pruebas especiales: Nivel de ruido con y sin ventiladores en
servicio, determinación del factor de potencia y las capacitancias después de las pruebas,
análisis cromatográfico y físico-químico del aceite después de las pruebas.
CAPÍTULO 11
PRUEBAS DE RUTINA
2.1- Medida de la resistencia de los arrollamientos.
Es necesario medir la resistencia de los devanados del transformador, para el cálculo de
la componente de pérdidas 12R en los conductores, para la determinación de las pérdidas
de vacío y cortocircuito y para el cálculo de la temperatura de los devanados al final de la
prueba de calentamiento.
En principio se debe calcular la temperatura fría de los devanados, que se asumirá como
la temperatura del aceite aislante refrigerante que alberga la cuba. El transformador no
debe estar localizado en un ambiente cuya temperatura fluctúe constantemente, además
los devanados deben estar sin excitación magnética por 3 horas antes de efectuar la
prueba de medición de la resistencia fría. La temperatura del aceite aislante en las partes
superiores respecto a las inferiores de la cuba no debe diferir en mas de SºC .
La resistencia fría debe convertirse a un valor de resistencia a la temperatura promedio
estándar, incluso a la temperatura en que se efectuará la prueba de cortocircuito para
obtener dichas pérdidas. Para ello se emplea el cálculo mostrado en la fórmula (2.1 ).
RsResistencia a la temperatura deseada Ts
.
� Resistencia medida.
TsTemperatura de referencia deseada.
TmTemperatura a la cual la resistencia fue medida.
Tkes 234.5 ºC para Cobre.
8
Los métodos mas usuales para medir la resistencia, es mediante puentes y con equipos
digitales de gran exactitud como voltímetros y amperímetros, hasta 10,000 ohmios. Para
valores de resistencia mayores a un ohmio, un puente de Wheatstone es comúnmente
usado, en cambio para valores de resistencia menores a un ohmio, un puente de Kelvin
es comúnmente usado; de acuerdo a lo estipulado en la Norma ANSI C57.12.90-1993.
Se empleo el método de medición de la resistencia con voltímetros y amperímetros,
mediante los siguientes pasos:
a) La medición se efectuó aplicando una fuente de tensión regulable de, y las lecturas de
corriente y tensión se tomaron utilizando las conexiones de la figura (2.1 ).
...=... BATTERY TRANSFORMER UNOER TEST
Fig.2.1: Circuito de conexión para medir la resistencia del devanado.
b) Los instrumentos de medición empleados tienen las siguientes características:
Voltímetro DC, marca GOERZ, Tipo:244330, clase de precisión +/- 0.2, escala 0-500V,
50A. y Amperímetro DC, marca H&B, Tipo: Fta 4, clase de precisión +/-0.5. La resistencia
medida para los devanados es del orden de O a 2 ohmios.
e) Se procuró que las puntas de los instrumentos de medición del voltímetro y el
amperímetro hicieran buen contacto con los terminales del devanado del transformador a
medirse, evitando la inclusión de errores.
9
d) Las lecturas de corriente y voltaje se tomaron una vez que se estabilizaron en el
tiempo. En general los devanados de los transformadores de potencia muestran una
constante de tiempo OC grande (alrededor de 30 segundos), para reducir el tiempo de
estabilidad en la medida se conecto en serie a la fuente OC una resistencia. La
resistencia debe ser grande en comparación con la inductancia del devanado, además se
incrementó el valor de tensión de la fuente OC para compensar la caída de tensión de la
resistencia en serie.
e) Se tomó no menos de cuatro valores de resistencia con los instrumentos mencionados,
el promedio de las resistencias calculadas se considera como la resistencia del
devanado. La corriente usada no excede del 15% de la corriente nominal del devanado
cuya resistencia desea ser medida. Valores de corriente mas grandes conllevan
inexactitud en la medida de la resistencia por calentamiento en su devanado y por cambio
de temperatura.
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2.2- Relación de transformación y grupo de conexión.
2.2.1- Polaridad en transformadores trifásicos.
La polaridad de un transformador trifásico se puede comprobar fase a fase por los
siguientes métodos.
A) Prueba de la polaridad por golpe Inductivo. (lnductive kick)
La polaridad del transformador puede ser determinada al mismo tiempo que se mide la
resistencia de los devanados, mediante las puntas del instrumento dispuestas según se
muestra en la figura (2.2), bajo el siguiente procedimiento:
a) Con la corriente directa que pasa por el devanado primario, conectar un voltímetro a
través de sus terminales (H1-H2), así como para obtener una pequeña deflexión del
puntero del instrumento.
b) Colocar esta vez las dos puntas del voltímetro de corriente continua, a los respectivos
bornes adyacentes en el devanado secundario (X1-X2).
H1-Hz H,-Hz
• ••
•
x,-xz Xz-)(t
Fig.2.2: Circuito para prueba de polaridad por golpe inductivo.
11
c) Como consecuencia, se induce un voltaje en el devanado de baja tensión (Golpe
Inductivo), el cual causará una deflexión en el voltímetro. Cuando el puntero oscila en
dirección opuesta (negativa), la polaridad es sustractiva y cuando lo hace en la misma
dirección (positiva), la polaridad es aditiva.
B) Prueba de la polaridad por tensión alterna.
Para transformadores con una relación de transformación de 30 a 1 o menor, se
cortocircuita H1 y X1 adyacentes según la figura (2.3). Un valor conveniente de tensión
alterna se aplicará al devanado primario y se tomará la lectura con un voltímetro (Vs),
igualmente se medirá el voltaje entre los bornes adyacentes de alta y baja tensión (V).
Cuando Vs>V la polaridad es sustractiva y cuando V>Vs la polaridad es aditiva.
----SOUACE--.,.
X1 Xz
Fig.2.3: Circuito para la prueba de polaridad por tensión alterna.
2.2.2- Comprobación grupo de conexión.
El diagrama fasorial de los transformadores trifásicos, que determina su desplazamiento
angular, puede ser verificada conectando los bornes H1(primario) y X1(secundario), para
excitar la unidad a un voltaje trifásico, tomando mediciones entre varios pares de bornes,
dibujando estos valores y comparándolos según su orden de magnitud, con la ayuda de
los diagramas correspondientes en la Tabla (2.1).
Tabla 2.1: Diagramas de conexión y desplazamiento fasorial por grupo de conexión.
DESPLAZAMIENTO ,..,GULAR
'(-'I co--
JS.;L., H, H:, •
OCI..TA • :U �
H, H,.
H;z H�lf.
H #fi
11,Ht¡
ESQUEMA PARA PRUEBA DEMEDICION PRUEBA DE MEDICION
CCNu:TAR H, A X,
a.1EDR Ha-X1.,H,·Xi, H1-H.¡, Ha-X> ,Ha•X:,
RQJIClá, CE: Vl0L TAJES
C•)HrXJ •H,·Jtz {2)Ha-X1<H,-H1 (�H2 -X:, <Hz-Xa V,)H,-X,,.H,-.lf,
12
13
2.2.3.- Medición de la relación de transformación.
La relación de transformación se mide con puentes diseñados para este efecto y su
aplicación permite verificar simultáneamente el grupo de conexión.
La tolerancia indicada por la Norma IEC para esta magnitud es el mas bajo de los
siguientes valores:
a) 0.5%
b) Un décimo de la tensión de cortocircuito.
Los principales métodos de medición a emplear son los siguientes:
Método del Voltímetro.
Se emplea dos voltímetros (Si es necesario con transformadores de tensión), uno para
medir la tensión del primario y el otro para el devanado secundario. Se tomarán las
lecturas simultáneamente, un segundo juego de lecturas se tomará con los instrumentos
intercambiados, y del promedio de los dos juegos de lectura tomados se establecerá la
relación de transformación. Si el promedio difiere mucho de los juegos de lecturas, será
necesario aplicar los factores de corrección adecuados a las lecturas de los voltímetros.
Puente de relación.
Se emplea un puente en el circuito de la figura (2.4), para medir su relación. Cuando el
detector DET esta balanceado, la relación es igual a R/R1 (Prueba de resistencia
potenciométrica). Se obtienen resultados mas exactos, usando un puente de relación que
proporcione el ángulo de fase. El puente de relación puede utilizarse para medir la
polaridad, relación y secuencia de fase.
FUENTE I'\,,.
__,,-, TRANSFORMADOR
r ___ � DE PRUEBA
X' 1
1
1
·t.
i2 I
Fig.2.4: Circuito básico de puente de relación.
14
R
Para la medición de la relación de transformación, se utilizo un puente de relación marca
AVO, tipo TR800 con una clase de precisión +/-0.1 %.
15
2.3.- Medida tensión de cortocircuito.
Se mide la tensión de cortocircuito a la frecuencia nominal, utilizando una fuente de
tensión sinusoidal equilibrada.
La medida puede ser efectuada con cualquier corriente comprendida entre el 25% y el
100% de la corriente nominal.
Se corrige el valor obtenido en el ensayo multiplicándolo por la relación de la corriente
nominal a la corriente utilizada para el ensayo.
La tensión de cortocircuito así obtenida debe ser convertida a la temperatura de
referencia indicada por la norma 75ºC (IEC) o 85ºC (ANSI).
Las tolerancias de la impedancia de cortocircuito para la norma ANSI C57-12.00 se
resumen en:
A) Cuando es mayor que 2.5%, entonces la tolerancia será +/-7.5% del valor
declarado.
B) Cuando es menor o igual que 2.5%, entonces la tolerancia será +/- 10% del valor
declarado.
2.4.- Medida de las pérdidas en el fierro.
Las pérdidas en vacío incluyen pérdidas en el núcleo, pérdidas dieléctricas, pérdidas en
el devanado debido a la corriente de excitación y pérdidas conductivas debido a la
corriente circulante en devanados paralelos. Estas pérdidas varían con la excitación.
La corriente de excitación (corriente de vacío) es la corriente que fluye en cualquier
devanado utilizado para excitar el transformador, cuando los otros devanados están a
circuito abierto. Esta generalmente expresada en porcentaje de la corriente nominal del
devanado del que se mide (lo).
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Las pérdidas de vacío consiste principalmente de las pérdidas del núcleo del
transformador, la cual es función de la magnitud, frecuencia y forma de onda de la
tensión aplicada. Estas pérdidas pueden variar con la temperatura y particularmente son
sensibles a la forma de onda, por ello pueden variar considerablemente durante la
prueba.
Además de las pérdidas de vacío y la corriente de excitación de un transformador puede
variar por factores relacionados al diseño como el tipo, espesor del acero magnético,
configuración del núcleo y densidad de flujo del mismo.
Se dispone del circuito según la figura (2.5), hay que aplicar tensión sinusoidal por el
devanado de baja tensión con el otro devanado a circuito abierto. Para ajustar la tensión
aplicada, se utiliza un voltímetro que mida el valor medio (Ea), pero que este graduado
para indicar el valor eficaz (Er), de tal manera que se obtenga un factor de forma de 1.11.
R
s
T
CT PT
Al
A3
CT
CT
T =
Vl,V2,V3 = Al, A2, AJ
PT
PT
A2
Tramfonnador de Corriente. Tramformador de Tensión. Tramformador en prueba. Tensiones. Corrientes.
T
u º º
V 0V
" 0W
Fig.2.5: Circuito de medición de pérdidas en vacfo y corriente de excitación usando
transformadores de medición.
17
Asimismo, se miden las pérdidas del fierro con un vatímetro de Cos <!> = 0.1.
Si las pérdidas medidas son Pm, éstas serán corregidas para una tensión sinusoidal y
para una temperatura respectiva.
Corrección por forma de onda de las pérdidas en vacío.
La componente de Eddy de las pérdidas en vacío varían con el cuadrado de la tensión
excitación eficaz y es independiente de la forma de onda de la misma. Las pérdidas en
vacío del transformador corregidas en base a la forma de onda se calculan de acuerdo a
la fórmula (2.2) y (2.3).
P(Tm)= Pm
e
P¡+KPi (2.2)
donde : Tm (Es la temperatura máxima del aceite al momento de la prueba en º C).
Pe (Tm) Pérdidas vacío corregidas por forma de onda a Tm.
P m Pérdidas vacío a temperatura Tm.
P1
Proporcion de las pérdidas de histeresis.
P2
Proporcion de las pérdidas de eddy.
Er. ... Tension Valor Eficaz.
Ea .... Tension Valor Promedio.
Para fierro laminado Pl =P2=0.5
K=( Er
)2 (2.3) Ea
Corrección por temperatura de las pérdidas en vacío.
Se establecer la referencia en las pérdidas en vacío, que puede variar con la temperatura
del núcleo. El decremento en las pérdidas en vacío para un incremento en la
temperatura, resulta de diversos mecanismos que actúan simultáneamente, como los
cambios en la resistividad del núcleo magnético, los cambios en el esfuerzo mecánico en
la estructura del núcleo, y las variaciones en los gradientes de temperatura en el núcleo.
Ya que estos factores, pueden cambiar en transformadores incluso del mismo diseño.
18
Sin embargo, no se efectuará una corrección por temperatura en las pérdidas de vacío si
las siguientes condiciones se encuentran:
A) La temperatura máxima del aceite esta entre ±1 OºC de la temperatura referencial.
B) La diferencia entre Tmax y Tmin aceite no excede de SºC.
Si es necesario efectuar una prueba a temperatura fuera de los rangos especificados, la
formula (2.4) puede usarse para corregir las pérdidas de vacío a la temperatura
referencial.
P,.(Tr) = �(Tm)(l +(Tm-Tr)Kr) (2.4)
donde: Pr(Tr) Las pérdidas en vacio a la temperatura estandar Tr.
Pc(Tm) Las pérdidas en vacío corregidas por forma de onda a Tm.
Tr Temperatura referencial estandar, en ºC.
KT
0.00065 para fierro laminado.
Para un transformador trifásico la corriente de excitación (lo), se calcula tomando el
promedio de las magnitudes de la corriente de línea, durante las pruebas en vacío.
De acuerdo a las tolerancias admisibles según la norma IEC 76-1, la corriente de
excitación no debe exceder de 30% de la corriente nominal.
2.5.- Medida de las pérdidas en el cobre.
Las pérdidas en el cobre de un transformador son aquellas producidas por la corriente
transportada de una carga alimentada en sus bornes. Se conforma por las pérdidas
óhmicas 12R en los devanados y las perdidas suplementarias debido a las corrientes
parásitas inducidas por el flujo de dispersión que atraviesa los devanados, el núcleo, la
pantalla magnética, las paredes del tanque y otras partes conductivas.
19
Las pérdidas en et cobre se miden, cortocircuitando el devanado primario (atta tensión), y
aplicando con una fuente de tensión un porcentaje de ta tensión nominal por el lado
secundario, hasta conseguir el paso de corriente nominal por el devanado cortocircuitado
de acuerdo al circuito de la figura (2.6).
s
CT
Al PT
PT
CT
AJ Al
CT Transformador de Corriente. PT Tramfonnador de Tensión. T Tramformador en prueba. VI , V2, V3 = Tensiones. Al , A2 , A3 = Comentes.
u
,.
,.
Fig.2.6: Circuito de medición de pérdidas en el cobre vacío y tensión de
cortocircuito, usando transformadores de medición.
Antes de tas mediciones se debe tener en cuenta las siguientes condiciones para obtener
exactitud en tos valores obtenidos:
a) La temperatura del liquido aislante tiene que estabilizarse y ta diferencia de
temperatura entre et aceite de la parte superior con la inferior no exceda en Sº
C.
b) La temperatura de tos devanados se tomará inmediatamente antes y después de ta
medición de las pérdidas en el cobre. Se tomara el promedio de las lecturas de igual
manera como se procede para ta medición de la resistencia del devanado.
c) La diferencia de ta temperatura del devanado antes y después de ta medición no
excederá en Sº
C.
20
d) Los conductores usados para cortocircuitar el lado de alta tensión del transformador,
deberá tener una sección igual o mayor que los correspondientes bornes del
transformador.
e) La frecuencia de la fuente de prueba usada para medir las pérdidas del cobre, deberá
estar entre ±0.5% del valor nominal (60Hz).
Se mide las pérdidas en el ensayo de cortocircuito. Se corrige el valor obtenido del
ensayo, multiplicándolo por el cuadrado de la relación de la corriente nominal a la
corriente utilizada para el ensayo.
Se calcula las pérdidas de los arrollamientos con los valores de resistencias medidas con
corriente continua y sus intensidades nominales (R*l2). Estas de denominan pérdidas
óhmicas.
La diferencia de las pérdidas medidas con corriente alterna, menos las pérdidas óhmicas
constituye las pérdidas producidas por corrientes parásitas, denominadas pérdidas
suplementarias.
Se convierte las pérdidas medidas, a las temperaturas de referencia indicadas por la
norma. (IEC: 75ºC/ANSl:85ºC). Tanto las pérdidas óhmicas como suplementarias se
corrigen por separado a una temperatura Tm de acuerdo a la fórmula (2.5) y (2.6).
P,.(T) = P,.(Tm
)(:.k:;) (2.5) k m
donde:
Pr(T) Las pérdidas l2R ohmicas a la temperatura T, ºC (watts).
Ps(T) Las pérdidas suplementarias a la temperatura T, ºC (watts).
P(T) Las pérdidas en el cobre corregidas a la T, º C.
Tk =235ºC (cobre) y 225º C (aluminio).
21
Para la conversión se toma en cuenta que las pérdidas óhmicas aumentan con la
temperatura, mientras que las pérdidas suplementarias se reducen con el aumento de
ella.
La resistencia de las conexiones utilizadas para los ensayos debe ser suficientemente
baja para no afectar los resultados de las medidas. En caso contrario se debe tener en
cuenta las pérdidas en las conexiones.
Las tolerancias admisibles según norma ANSI C57-12.00 para pérdidas en el cobre a la
temperatura de referencia de 85ºC, se definen en la tabla (2.2).
Tabla (2.2): Tolerancias admisibles de pérdidas a 85°C según ANSI C57-
12.00.
Numero de Base para la Pérdidas en el Pérdidas unidades en determinación fierro (Sin carga) Totales(%) una orden (%) 1 1 unidad 10 6
2o mas Cada unidad 10 6
Promedio de 20 mas todas las o 6
unidades
22
2.6.- Ensayo de tensión inducida.
Este ensayo tiene por objeto probar el aislamiento entre espiras, bobinas, tomas y bornes
de arrollamientos.
Se aplica una tensión alterna a los bornes de un arrollamiento de un transformador. Esta
tensión debe ser de forma sinusoidal y de una frecuencia suficientemente por encima de
la frecuencia nominal, para evitar una excesiva corriente de magnetización durante el
ensayo.
Se mide el valor pico de cresta de la tensión de ensayo inducida en los arrollamientos de
alta tensión. Este valor es dividido entre ..fi. debe corresponder a la tensión de prueba
(normal) especificada con la orden.
El ensayo debe empezar con una tensión del orden de 1/3 de la tensión de ensayo,
elevando la tensión lo mas rápido posible al valor apropiado. Al final del ensayo se la
reduce a un tercio, antes de desconectar el circuito.
La duración del ensayo es 60 segundos para toda frecuencia de ensayo inferior o igual a
dos veces la frecuencia nominal. Si la frecuencia de ensayo pasa del doble de la
frecuencia nominal, la duración del ensayo en segundos, es 120 veces la frecuencia
nominal dividida por la frecuencia de ensayo, o 15 segundos, tomando el mayor de estos
dos valores.
En caso de transformadores trifásicos se admite conectar la tensión de ensayo a cada
fase (y neutro) para evitar tensiones anormalmente elevadas entre bornes y líneas
adyacentes.
23
Para la prueba se aplica el doble de la tensión nominal durante un minuto, durante la
misma no debe existir indicios de falla. Para que el núcleo no se sature con el doble de la
tensión inducida se debe duplicar la frecuencia también. El circuito utilizado se muestra
en la figura (2.7).
G
T
V
A
'.,.-. TA
CT PT
CT
�
=
=
=
TA
Generador. Transfonnador en prueba. Voltímetro. Amperímetro. Transformador de adaptación. Transformador de corriente. Transformador de tensión.
Fig.2.7: Circuito de prueba de tensión inducida.
o o
o o
(f) f"'I o
Para la prueba del transformador se aplico una tensión inducida de corta duración Fase
Tierra AT (220KV) de 460 KV y Fase-Tierra BT (62,3KV) de 140 KV, con una frecuencia
de 120 Hz y una duración de 60 segundos, quedando el transformador en buen estado.
Para la presente prueba se utilizo vatímetro YEW WP-001.
24
2.7.- Ensayo de tensión aplicada.
Esta prueba se efectúa para determinar la suficiencia de los arrollamientos y distancia de
cada arrollamiento con respecto a masa.
Este ensayo debe ser realizado con una tensión sinusoidal, monofásica, de una
frecuencia de 80% a 100% de la frecuencia nominal. Esta tensión debe ser aplicada en
forma sucesiva, entre cada arrollamiento sometido al ensayo y el conjunto de los otros
arrollamientos, el circuito magnético y el tanque, conectados a tierra.
Se mide el valor pico de la tensión de ensayo. Este valor dividido entre .f5_ , debe
corresponder a la tensión de prueba (normal) especificada con la orden. (algo mayor que
2*U). El ensayo debe empezar con una tensión del orden de 1/3 de la tensión de ensayo,
elevando esta tensión lo mas rápido posible al valor apropiado. Se la mantiene durante
un minuto y se la reduce a un tercio, antes de desconectar el circuito.
Durante la prueba no debe existir indicios de falla, oscilaciones anormales en la tensión,
aumento de la corriente, ruido alguno en el transformador, etc. El circuito utilizado para la
prueba se muestra en la figura (2.8).
G TA
•·,t>tCT
'E
V
A
T .
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·t-A• ·�-�-
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,.
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T
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•-·• · · de 250mm dlametro, marca ASEA
Voltír_n�tr;o ytransformador <1e tens19n.para mecuc1on.Ampénmetro.
º •
Trarisfori:n,.dor en prueb�-
Fig.2.8: Circuito de prueba de tensión aplicada.
25
Para la prueba del transformador se aplicó una tensión aplicada al arrollamiento de
10.3KV con valor de 28KV, a una frecuencia de 60 Hz y una duración de 60 segundos.,
quedando el transformador en buen estado.
Para la presente prueba se utilizo vatímetro YEW WP-001.
26
2.8.- Pruebas en conmutador bajo carga.
Con los conmutadores bajo carga incorporados en el transformador la secuencia
siguiente de operaciones se realizará sin falla.
A) Con el transformador desenergizado, ocho ciclo de operación completos (U ciclo de
operación va desde el final del rango de regulación al paso anterior).
8) Con el transformador desenergizado, y con la tensión de control reducida a 85% de su
valor nominal, completar ciclo de operación.
C) Con el transformador energizado a tensión y frecuencia nominal en vacío, completar
un ciclo de operación.
D) Con un devanado cortocircuitado lograr la corriente en el devanado primario (Con tap
de regulación), efectuar 10 cambios de taps en el rango de dos pasos a cada lado
mediante el selector Subir-O-Bajar, de otra forma desde el paso medio.
E) Después que el intercambiador de tomas bajo carga se ensambla en el transformador,
una prueba de frecuencia se aplicara a los circuitos auxiliares como se especifica en IEC
76-3.
CAPÍTULO 111
PRUEBAS TIPO
3.1.- Prueba de calentamiento.
La prueba de calentamiento tiene por objeto determinar el calentamiento final de los
bobinados y del aceite respecto al medio ambiente, en condiciones normales de
funcionamiento.
En los laboratorios generalmente se emplea el método de cortocircuito. Este método se
basa en que el calentamiento del aceite respecto al medio ambiente se debe a las
pérdidas totales del transformador o sea a la suma de las pérdidas nominales de los
bobinados y del núcleo; y que el calentamiento de los bobinados respecto al aceite se
debe solo a las pérdidas de los bobinados.
Para determinar el calentamiento del aceite se alimenta el transformador con el otro
devanado en cortocircuito, de modo que las pérdidas medidas sean iguales a las
pérdidas en el cobre mas las pérdidas en el fierro, hasta alcanzar el equilibrio térmico y
se estabilice el calentamiento del aceite respecto al medio ambiente. En ese momento se
pueden realizar las mediciones .
Medición del calentamiento del Aceite
Se considera que el calentamiento del aceite esta establecido cuando no sube mas de
1 ºC durante un periodo de 3 horas.
La temperatura del aire de enfriamiento se mide con termocuplas de cobre, ubicados
alrededor del objeto, a la altura media de la superficie de enfriamiento. En caso de·
enfriamiento por ventilación forzada, la temperatura del aire debe ser tomada a la entrada
del refrigerante.
28
La temperatura del aceite se mide mediante un termómetro ubicado en un pozo
termométrico, en la parte superior.
Medición del calentamiento del bobinado
Después de determinado el calentamiento del aceite, se hace circular la corriente nominal
en los bobinados para determinar el calentamiento de los bobinados respecto al aceite.
Aproximadamente esta prueba dura unas 15 horas, y durante este periodo se registra
mediciones de la temperatura del aceite superior mediante las termocuplas, hasta
estabilizar su valor. Se puede apreciar en la figura (3.1) la curva de aumento de la
temperatura del aceite superior en condiciones ONAN (ventilación natural), por el
cortocircuito aplicado en el devanado de baja tensión y aplicación de tensión en el de alta
tensión.
u t.. f/)
< (1)
so.o
40.0
30.0
20.0 ·
10.0 ·
o.o
o 5 10
HORAS
Fig.3.1: Prueba de calentamiento A TIBT.
15 20
29
A continuación se desconecta el transformador y se mide inmediatamente la temperatura
del arrollamiento por la variación de la resistencia a tensión continua.
Se deben hacer las lecturas lo mas pronto posible después de la desconexión, dejando
sin embargo transcurrir un tiempo suficiente para que desaparezca el efecto inductivo.
Se lleva un registro de las medidas efectuadas en función del tiempo transcurrido desde
la desconexión por un periodo de 1 O minutos y se hace una extrapolación para llegar al
tiempo cero. En la Figura (3.2) por ejemplo se aprecia el registro de valores a partir de
los 2 minutos de la desconexión, obteniendo gráficamente la temperatura del devanado
máxima.
� ::, ...
�wa.:Ew...
TEMPERATURA DEL BOBINADO BT
BORNES :U -W ON/AN Nº
701149- 01 70.0 -,-----,::--.--r--,�-....----.-...,..,,...---,::--.,..-....-----...-,.---,..,.......,.,,._-= -63""!".�s•c_.._,..-,
e 52.B"C
10.rc
10.6 •e
38.4 •e
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
TIEMPO (minutos)
Fig.4.2: Temperatura del bobinado BT Bornes: U-W ONIAN.
30
3.2.- Prueba de impulso.
Se efectúan únicamente bajo especificación del comprador.
Sirve para verificar si el transformador soporta el nivel de sobretensiones de origen
atmosférico, según su clase de tensión y coordinación del aislamiento.
Se efectúan en los laboratorios especiales donde el equipo principal es el generador de
impulsos, del tipo división de tensión capacitivo de relaciones para el devanado de AT:
1329KV, para el devanado de BT:889KV y para el devanado Terciario 449KV. Asimismo
como instrumento de medición se tiene a la salida del divisor de tensión un oscilógrafo de
Impulso HAEFEL Y tipo E441.
La forma de onda de impulso esta prevista por la norma CEI Pub. 76, siendo la mas
utilizada la onda: 1.2/50 microsegundos. Para el transformador en mención, la secuencia
de la prueba se detalla a continuación:
Secuencia Tolerancia de Tiempos
02 Ondas reducidas
00 Onda cortada reducida Frente +/- 30%
00 Ondas cortadas plenas Cola+/- 20%
00 Ondas plenas Corte entre 2 a 6 seg.
Los valores de prueba fueron 1050 KV en alta tensión, 325 KV en baja tensión y el
terciario 75 KV.
31
Ejecución de la Prueba de Impulso
En correspondencia con la capacidad del objeto en prueba, se ajustan las resistencias Rs
y Rp en el circuito básico de la figura (3.3), para obtener la forma de onda requerida.
Se hace una descarga con el 50% de la tensión de prueba, tomando oscilogramas de la
tensión y corriente.
Se hace la descarga con el 100% de la tensión de prueba, tomando oscilogramas de la
tensión y corriente.
La prueba es considerada satisfactoria cuando las formas de los oscilogramas al 50 al
100% de la tensión permanecen iguales.
SFS
C = C'g 9 n
L8 = n · L� + L
99
r--' __ _,,A.._ __ ...._
Fig. 3.3: Circuito básico para la onda de impulso.
e
CAPÍTULO IV
PRUEBAS ESPECIALES
4.1.- Medición de descargas parciales.
El fenómeno de degradación de los aislamientos del devanado por la acción de
descargas parciales, se reconoce como uno de los principales factores en la falla
prematura de los transformadores de potencia.
Las descargas parciales se originan cuando los transformadores de potencia están
sujetos a condiciones tales como temperatura excesiva, presencia de humedad por
condiciones de oxigeno y humedad que combinadas con lo esfuerzos eléctricos aceleran
los procesos de degradación del aislamiento.
Para reducir su impacto, los equipo nuevos se evalúan antes de salir de fabrica, mediante
pruebas de voltaje inducido con medición de descargas parciales.
Uno de los métodos para detectar este tipo de fallas, es la medición por la técnica
ultrasónica que se basa en que las ondas parciales producen ondas de presión que se
propagan a través del medio aislante en el rango de frecuencia de 100MHz, desde el
sitio de la descarga hasta la pared del tanque del transformador, donde son detectadas
por sensores ultrasónicos que se instalan generalmente en el yugo del núcleo de
transformador de potencia.
Otros métodos empleados son los eléctricos que se llevan a cabo midiendo las descargas
parciales por medio de detectores convenci_onales. Esta técnica tiene el inconveniente de
perder sensibilidad en mediciones en terreno debido a la alta interferencia
electromagnética derivada del sistema eléctrico.
33
Los métodos químicos aprovechan la información entregada por los gases que aparecen
en el aceite del transformador, no obstante, estas técnicas no permiten detectar la
presencia de descargas incipientes en el aislamiento del transformador debido a que se
produce un gran retardo entre el inicio de la fuente de descargas parciales y la evolución
de gas suficiente que delate la presencia de estas.
4.2.- Medición del factor de potencia.
El factor de disipación del aislamiento de un transformador se obtiene por lectura directa
a través de un puente capacitivo (puente de schering), por su parte el factor de potencia
se calcula a partir de los valores de factor de disipación obtenidos. Para el aislamiento
general del transformador, el factor de disipación o tangente delta por lo general se mide
utilizando el método de doble que entrega directamente los valores de tangente delta y la
capacidad (en faradios) del aislamiento. Tanto el factor de disipación, como el de
potencia deben asumir valores bajos, pues representan pérdidas indeseables en el
aislamiento por presencia de cavidades y por ende la aparición de descargas parciales.
Para el caso de los bushings del transformador, la medición de los factores de pérdida se
realiza empleando distintos métodos, cuya aplicación dependerá del tipo de bushing
presente. Para bushings capacitivos se realiza la medición con puentes capacitivos entre
el terminal del bushing y el tap de voltaje. Para bushings no capacitivos, la medición de
los factores de pérdida se lleva a cabo empleando el método del collar caliente.
La medición de la resistencia de aislamiento se lleva a cabo con un Megger, que aplica
tensión continua entre los bobinados, bobinados con respecto a tierra y con respecto al
núcleo. A través de las mediciones anteriores se obtiene los valores de la resistencia del
aislamiento. Los valores típicos de resistencia del aislamiento entre bobinados y tierra, en
un transformador de potencia, es del orden de 400 Mega ohmios, y entre bobinados y
núcleo, de 1000 Mega ohmios. La medición de resistencia de aislamiento con respecto al
núcleo solo se realizara si este es accesible.
34
4.3.- Medición de la impedancia homopolar.
La impedancia de secuencia cero es medida a frecuencia nominal entre los terminales de
línea del devanado estrella conectados entre ellos, y su terminal neutro. Esta expresado
en ohmios por fase y esta dado por 3 U / 1 , donde U e I son la tensión y corriente de
prueba respectivamente.
La corriente de prueba por fase será 1/3, y se asegurara que la corriente en la conexión
neutra sea compatible con su capacidad de corriente transportada.
En el caso de un transformador con un devanado adicional conexión delta, el valor de la
corriente que pasa por el mismo no será excesiva, tomando en cuenta la duración de la
aplicación.
4.4.- Medición de niveles de sonido.
El sonido de los transformadores proviene principalmente del núcleo y es transmitido
tanto por el fluido dieléctrico como por las estructuras que conforman la cuba. En algunas
situaciones los devanados pueden generar ruido a condiciones por debajo de la plena
carga. El espectro de frecuencia del sonido audible consiste en primer lugar de las
armónicas impares de la frecuencia principal, hasta ahora, para un sistema de potencia a
60Hz el espectro de sonido audible consiste de tonos a 120, 240, 360, 480 Hz, etc. El
sonido audible también contiene ruido emitido por algún sistema de refrigeración
mecánico para el aceite aislante.
Los procedimientos específicos para medir los niveles de ruido o calcular niveles de
potencia sonora son aplicables para transformadores probados al interior o exterior de un.
laboratorio o fábrica, o instalado en una subestación con otros equipos circundantes.
35
Dentro de la instrumentación utilizada para efectuar la prueba:
• Las mediciones del nivel de presión sonoro, se ejecutaran con equipos que
cumplen los requerimientos de la Norma ANSI S 1.4-1983 para medidores Tipo 1.
• La medición de las tres primeras octavas de la banda de frecuencia se realizan
con instrumentos que cumplen los requerimientos de la Norma ANSI S1 .4-1983
para medidores tipo 1 conjuntamente con la norma ANSI S 1.11-1986 para tipo E,
clase 11 o su equivalente.
• Filtro de banda angosto, la medición de la frecuencia discreta puede efectuarse
cuando se especifique o cuando las condiciones de ruido del ambiente requeridas
por la especificación no puede ser alcanzada. Las características del analizador
de ancho de banda que pueden ser adecuados son 1 /1 O octava; un ancho de
banda de 10% de la frecuencia seleccionada, o anchos de banda entre 3, 1 O, o
50 Hz.
• Los instrumentos de medición serán calibrados de acuerdo a lo que recomiende el
fabricante, antes y después de un juego de mediciones. Si el cambio de
calibración para mas de un decibelio, las mediciones se invalidan y la prueba se
repetirá.
Condiciones de Prueba.
Las mediciones deberán efectuarse en un ambiente que tenga un nivel de presión sonora
al menos (05) cinco decibelios por debajo del nivel de presión sonora combinado del
ambiente y del transformador. Cuando la diferencia sea mayor igual a 5 decibelios, se.
aplicara las correcciones mostradas en la tabla 4.1 para obtener el nivel de presión
sonora del transformador. Cuando la diferencia entre el nivel de presión sonora
combinado del ambiente y del transformador con el nivel de presión sonora ambiental es
menor de 5 decibelios, y si solo se desea saber si el nivel de presión sonora que el
transformador no excede, se aplica un factor de corrección de -1.6 decibelios. Para una
36
tercera octava o mediciones de banda angosta, los cinco decibelios se aplicaran a cada
banda de frecuencia en la cual las mediciones sean hechas.
Tabla 4.1: Valores de corrección para el nivel de presión sonora combinada del
transformador.
Diferencia, en decibelios, nivel presión sonora Corrección en decibelios, para añadirse al
combinada del transformador -ambiente, nivel de presión sonora combinada del
respecto al nivel de presión sonora ambiental. transformador-ambiente, para obtener el nivel
de presión sonora ambiental corregida del
transformador
5 -1.6
6 -1.3
7 -1.0
8 -0.8
9 -0.6
10 -0.4
10 O.O
Cuando las condiciones de sonido ambientales no cumplen con lo establecido líneas
arriba, las correcciones pueden darse si las condiciones de sonido ambientales son
estacionarias y los niveles sonido a frecuencia discreta sean medibles. Para esta
condición, los métodos de medición serán a mutuo acuerdo entre el fabricante y el
comprador del transformador.
El transformador estará localizado en una superficie de reflexión no acústica que este
dentro de los 3m de alcance de los micrófonos. En caso se que el ambiente de prueba
presenta semi-reverberancia, deberá ser colocado de forma asimétrica con respecto a la -
geometría del cuarto. Cuando las emisiones de sonido son medibles en un espacio
cerrado, la reflexión desde las paredes u otros objetos pueden influenciar en los
resultados de las mediciones, porque el sonido contiene tonos discretos que son
afectadas por la geometría de la sala, por su acústica o por los objetos que están dentro
de ella.
37
Posición de los micrófonos.
La superficie vertical por donde el transformador produce el sonido, se señala mediante
líneas punteadas alrededor de su perímetro o su cubierta. El contorno incluye los
radiadores, tuberías, ventiladores, compartimientos de maniobra y las cámaras
terminales, pero excluyen bushings y extensiones menores, tales como válvulas,
manómetros, termómetros, cajas terminales conduit, etc.
Consideraciones de seguridad.
Para preservar la consistencia y seguridad de la medición, la superficie de referencia que
produce el sonido cerca de partes vivas descubiertas ensambladas en campo, tales como
interruptores de maniobra, compartimientos terminales y bushings montados en las
paredes, y bushings adaptadores aire aceite SF6, se moverán hacia fuera del contorno
punteado para que sea consistente con las distancias de trabajo seguras determinadas
por el fabricante para la clase de tensión de las partes vivas involucradas.
38
Posición de medición.
La ubicación de los micrófonos deberán coincidir con la válvula de drenaje principal. Los
demás micrófonos estarán ubicados a un espaciamiento de 1 mt en dirección horizontal,
en sentido de las manecillas del reloj de acuerdo al contorno punteado mostrado por la
figura 4.1.
0 ····O····B···O····O·····B-····O··
r·D····o
• 1 •
{J,• 2m \:Jr MICAOPHONE / • -�AH C00L.EO &UAFACE
_ \ l.OCATION
ca /9] 9] , . .. / � \ ·. p' /' 7J \\
·e:;¡_
[!] �' \ \ : ----- TANK \ Gl
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HHEIOHT
$ t---+----r-.------,-....-----.-.---1 r � r
� �T-1/1 Hl!IQHT
Fig. 4.1: Posición de los micrófonos para la medición del nivel de ruido.
Se tomará los valores de ruido en dB para las etapas ONAN y ONAF, a 1/3 y 2/3 de la
altura del transformador en los diversos puntos del perímetro. Dichos valores de ruido no
deben exceder los limites establecidos según normas.
39
4.5.- Medición de las corrientes armónicas en vacío.
Durante las pruebas de pérdida en vacío y corriente de excitación, se mide el contenido
de armónicos y el grado de distorsión armónica (Factor K de diseño). Para el sistema
trifásico estrella/triangulo con neutro aislado; no aparece la 3era armónica de la corriente
del primario pero si la 3era armónica de la corriente de excitación en el secundario. Se
identifica que los armónicos de tensión de fase en primario y secundario presenta valor
reducido.
La producción de pérdidas por corrientes parásitas en los arrollamientos de los
transformadores de potencia; se evalúan de acuerdo al factor K señalado por las Norma
ANSI para la selección de transformadores utilizados en redes con elevado contenido de
corrientes armónicas.
El grado de distorsión armónica aceptable para nuestro transformador se define por la
siguiente fórmula (4.1) Y (4.2):
K = -=¿;_(_h x_I_h )_2
¿I,,2 a =ak
a
(4.1)
(4.2)
Por la reducción de la potencia por contenido de armónicos, si hubiera la necesidad de
aplicar a un transformador ya construido, una carga con un cierto contenido de armónicos
de corriente, habría que establecer una intensidad de carga reducida "Ir'', de modo que
las pérdidas totales en los arrollamientos no excedan los valores de diseño.
Por ejemplo cuando las pérdidas suplementarias equivalen a 15% y el grado de distorsión·
armónica es 2.76, la nueva corriente nominal "Ir'' es 0.903 In del transformador diseñado
considerando el efecto térmico de la onda fundamental.
40
4.6.- Medición de la potencia consumida por los ventiladores y las bombas de
aceite.
Esta prueba se efectúa con la finalidad de comprobar el correcto funcionamiento de las
partes mecánicas y eléctricas de los grupos de bombeo y ventilación, asegurando que la
refrigeración y circulación de aceite sea la adecuada para las etapas de enfriamiento
establecidas. Cualquier incremento de la corriente demandada por los motores es una
indicación de la existencia de problemas.
Cuando la potencia consumida es mayor debido a un desbalance de fase producido por
desgaste de las chumaceras o partes mecánicas que se encargan de brindar el torque
necesario para mover el flujo adecuado de aceite para brindar la refrigeración adecuada
al transformador. Esto genera una subtensión en el circuito de mando de tal forma que
uno de los dispositivos de control no sea alimentado con la tensión adecuada y no pueda
cumplir su función.
Cuando continuamente hay perturbaciones en el circuito de mando y control de las
etapas de ventilación de aire y circulación de aceite, hay que realizar esta prueba
midiendo las corrientes y las tensiones en los motores respectivos.
4. 7 .- Pruebas del aceite dieléctrico.
Las pruebas de rutina que se efectúan son:
indice de Neutralización (acidez).
Tensión interfacial.
Pérdidas dieléctricas.
Rigidez dieléctrica.
Contenido de agua.
41
4.7.1.- Índice de Neutralización (Acidez Total).
Es la medida del total de compuestos ácidos que se presentan en el aceite
aislante, a través de la reacción con hidróxido de potasio en medio alcohólico.
El índice de neutralización (acidez) es considerado crítico sobre 0,30 mgKOH/g
de aceite, y a partir de éste el valor aumentará de modo exponencial, siendo
necesario la sustitución del aceite.
4.7.2.- Tensión lnterfacial.
Es la medida de la fuerza necesaria para que un anillo plano de platino rompa la
interfase formada entre el agua y el aceite. Una disminución de la tensión
interfacial indica la presencia de productos que son el resultado de deterioro del
aceite y de contaminantes polares solubles (productos intermediarios de
oxidación).
Los valores menores a 20mN/m, son un indicio de que se está en un fase crítica,
siendo necesario la sustitución o regeneración del aceite.
4.7.3.- Pérdidas Dieléctricas(Factor de Potencia/Factor de Disipación/Tangente
Delta).
Es la medida de la tangente del ángulo de fase (o coseno de su complemento),
entre la tensión y la corriente, al aplicarse una diferencia de potencial (D.D.P)
predeterminado a dos eléctrodos entre los cuales se coloca el líquido aislante,
también sirve para complementar las dos pruebas anteriores, pues es sensible a
todas las sustancias polares y aún a aquellas polarizables bajo un campo
magnético. Es extremadamente sensible a contaminaciones y puede indicar si los
valores obtenidos en los ensayos provienen de contaminantes o de la propia.
deterioración del aceite.
4.7.4.- Rigidez Dieléctrica.
Es la medida de la resistencia que el aceite aislante presenta al impacto eléctrico.
42
Esta prueba es la indicada para comprobar la presencia de agentes
contaminantes como el agua, impurezas, fibras celulósicas húmedas, partículas
metálicas o conductoras en el aceite, pudiendo existir concentraciones
significativas cuando se presenta baja tensión.
4.7.5.- Contenido de Agua
Es una medida exacta de la cantidad de agua disuelta en el aceite en miligramos
de agua por kilogramos de aceite (parte por millón en peso - ppmp).
En los laboratorios más modernos, este examen es realizado a través del método
Kart Fischer Coulométrico.
4.7.6.- Criterios para la Evaluación de los Resultados del Análisis de Aceite
Aislante.
4. 7 .6.1.- Rigidez Dieléctrica
Aceite Nuevo: ASTM D 1816-48 KV mínimo (electrodo semiesférico)
Aceite Usado: ASTM D 1816-32 KV mínimo (electrodo semiesférico)
4.7 .6.2.- Tensión lnterfacial
Para aceite nuevo, el valor mínimo es de 30 mN/m
Para aceite en servicio, el valor mínimo es de 20mN/m
4.7 .6.3.- Contenido de Agua
Se consideran como valores máximos aceptables para servicio continuo:
o 35 ppmp para equipos con tensión hasta 69 KV
o 25 ppmp para equipos con tensión mayor 69 KV y menor 230 KV
o 20 ppmp para equipos con tensión mayor 230 KV y menor 345 KV
o Siempre menores de 20 ppmp para equipos de tensión extra-alta
43
4. 7 .6.4.- Pérdidas Dieléctricas
El factor potencial de un aceite nuevo y en buenas condiciones es de 0,05% o
menor a 25ºC.
En el aceite usado, el factor potencial hasta 0,5% a 25ºC es aceptable, de
0,5% a 2% a 25ºC, el aceite debe ser analizado detalladamente para
determinar las causas de esta elevación.
4.7.6.5.- Índice de Acidez Total
4.7.7.-
En aceite nuevo, éste índice debe ser menor a 0,03mgKOH/g aceite.
Para aceite en servicio, debe ser considerado hasta 0,25 mgKOH/g de aceite
y sobre este valor se debe programar un posible cambio o regeneración del
aceite aislante en un periodo de 6 meses. Se sugiere realizar un análisis
semestral, a fin de hacer un seguimiento y no permitir que este valor
sobrepase a 0,5mgKOH/g aceite, que origina la formación de sedimento
insoluble.
Degradación Térmica y Eléctrica del Aceite Aislante Mineral.
El aceite mineral aislante posee diferentes centenas de cadenas de
hidrocarburos, las mismas que debido a los esfuerzos térmicos y eléctricos se
descomponen y disminuyen tornándose mas leves (menor peso atómico) en
forma de gases, disolviéndose en el aceite.
CAPÍTULO V
RESUL TACOS DE LAS PRUEBAS
5.1.- Especificaciones Generales Transformador.
Tensión: 210±10x 10% / 62,3 / 10,3 KV.
Potencia: 60-75 / 60-75 / 25-30 MVA.
Grupo Conexión: Ynyn0 / Ynd11.
Frecuencia: 60 Hz.
Enfriamiento: ONAN / ONAF.
Calentamiento: 60 / 65 ºC.
Altitud: 1000 m.s.n.m.
Aislamiento Interno (KV): AT 460 / 1050 BIL.
NAT 230 / 550 BIL.
Aislamiento Externo (KV): BT 140 / 325 BIL.
Tension Cortocircuito:
NBT 95 / 250 BIL.
Terc. 28 / 75 BIL.
AT-BT ( 75MVA) 15.5%
AT-Terc. ( 30MVA) 9.0%
BT -Terc. ( 30MVA) 2.0%
45
5.2.- Pruebas realizadas.
A Medida de la Resistencia Óhmica de los Arrollamientos en Posiciones Nominal,
Superior e Inferior del Conmutador de tomas. (Tabla 5.1)
B. Comprobación de la Relación de transformación de los Arrollamientos en todas
las posiciones del conmutador de tomas. (Tabla 5.2)
C. Comprobación de la polaridad de los Arrollamientos con el Conmutador de tomas
en posición nominal. (Tabla 5.3)
D. Determinación de las pérdidas en vacío a tensión y frecuencia nominal con el
conmutador de tomas en posición nominal. (Tabla 5.4)
E. Medición del nivel de ruido sin y con los ventiladores en servicio. (Tabla 5.5)
F. Medición de la Impedancia de Secuencia cero. (Tabla 5.6)
G. Determinación de las pérdidas en carga y de la tensión de Cortocircuito a la
intensidad nominal del transformador. (Tabla 5.7)
H. Prueba de tensión Inducida (Tiempo Corto) y Aplicada. (Tabla 5.8)
l. Prueba de tensión inducida (Tiempo largo con medidas descargas Parciales).
(Tabla 5.9)
J. Ensayo de calentamiento a Potencia nominal ONAN y ONAF. (Tabla 5.10)
K. Prueba de Impulso AT/BT/ Terciario. (Tabla 5.11)
L. Determinación de la capacitancia y fdp del aislamiento del Arrollamiento antes y
después de las pruebas. (Tabla 5.12)
46
M. Análisis Físico - Químico y Cromatográfico del aceite aislante antes y después de
las pruebas. (Tabla 5.13)
N. Medida de la Resistencia de Aislamiento. (Tabla 5.14)
O. Pruebas complementarias y accesorios de control. (Tabla 5.15)
47
A.- Tabla 5.1: Medida de la Resistencia Óhmica de los Arrollamientos en Posiciones Nominal, Superior e Inferior del Conmutador de tomas.
TENSIÓN CORRIENTE RESISTENCIA (r)
Medida Calculada Bornes Lectura Cte. Voltios Lectura Cte. Amperios 20.6 ºC 21.0 ºC
A.T. Pos l.
UU-VV 17.2600 1 17.2600 10.40 1 10.40 1.659615 VV-WW 17.3600 1 17.3600 10.60 1 10.60 1.637736 WW-UU 17.3600 1 17.3600 10.70 1 10.70 1.622440
PROM 1.639927 1.64293
A.T. Pos. llB
UU-VV 15.72 1 15.72 10.60 1 10.60 1.483019 VV-WW 15.30 1 15.30 10.40 1 10.40 1.471154 WW-UU 15.87 1 15.87 10.90 1 10.90 1.455963
PROM 1.470045 1.472346
A.T. Pos. 21
UU-VV 17.39 1 17.39 10.40 1 10.40 1.672115 VV-WW 17.45 1 17.45 10.60 1 10.60 1.646226 WW-UU 17.34 1 17.34 10.65 1 10.65 1.628169
- PROM 1.648837 1.651417
48
TENSIÓN CORRIENTE RESISTENCIA (r)
Medida Calculada Bornes Lectura Cte. Voltios Lectura Cte. Amperios 20.6 ºC 21.0 ºC
BT
U-V 1.3760 1 1.3760 13.20 1 13.20 0.104242 V-W 1.3820 1 1.3820 13.20 1 13.20 0.104607 W-V 1.3780 1 1.3780 13.20 1 13.20 0.105191
PROM 0.104874
Terciario
u-v 0.07520 1 0.07520 13.35 1 13.35 0.005633 v-w 0.07560 1 0.07560 13.35 1 13.35 0.005663 w-u 0.07470 1 0.07470 13.30 1 13.30 0.005617
PROM 0.005646
Instrumentos utilizados:
Voltímetro CC: VA-002, marca GOERZ, Tipo 244330, precisión +/-0.2; 0-500 V, No serie 866190.
Amperímetro CC: AP-001, marca H&B, tipo Fta 4, precisión+/- 0.5, serie 06524588.
49
B.- Tabla 5.2: Comprobación de la Relación de transformación de los Arrollamientos en todas las posiciones del conmutador de tomas.
Relación de transformación Primario-Secundario
RELACION DE TRANSF. ERROR DE RELACIÓN %
ARROLLAM. PRIMARIO TRANSF PUENTE BARRAS BARRAS BARRAS
POSICION DEL CONMUTADOR BAJO CARGA V1 ARROLLAM. SECUNDARIO V2 V1N2=r CTE=0.2 U-V V-W W-V
1 231000 623000 3.708 18.54 0.17 0.15 0.15
2 228900 623000 3.674 18.37 0.37 0.35 0.3
3 226800 623000 3.640 18.20 0.12 0.2 0.2
....... . ........ .. ...... ...... .. . ....... . .. ..... ········ . .......
······ · · . .... . . . . ....... . ....... . ....... . .... . .. . ....... . .......
11A 210000 623000 3.371 16.85 0.13 0.11 0.12
11 B 210000 623000 3.371 16.85 0.13 0.11 0.11
11C 210000 623000 3.371 16.85 0.13 0.11 0.12
........ . . .. . . . . ........ . ....... ········ .... . . . . . . . ..... . .......
........ ........ . ....... . ....... . ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... .
19 193200 62300 3.101 15.51 0.04 0.02 0.02
20 191100 62300 3.067 15.54 -0.02 -0.05 -0.05
21 189000 62300 3.034 15.17 0.1 0.08 0.08
Max Error mas menos 0.5%, Instrumento Utilizado Puente de Relacion AVO TK800
GRUPO
BIEN
BIEN
BIEN
BIEN
BIEN
BIEN
BIEN
BIEN
BIEN
50
Relación de transformación Primario-Terciario
RELACION TRANSFORMADOR ERROR DE RELACIÓN% ARROLLAM. TRANS PUERTA BARRA�BARRASBARRAS GRUPO
POSICION DEL CONMUTADOR BAJO CARGA U1 ARROLLAM. U2 U1/U2x2/1.7321 CTE. = 2 U-V V-W W-U
1 231000 10300 25.896 12.95 0.13 0.09 0.11 BIEN
· · · · · · · · ........ . ....... . ....... ........ . ....... . . . .. . . . . .......
........ ... ..... . ....... . ....... . ....... . ....... . ....... . .......
118 210000 10300 23.542 11.77 0.04 0.00 0.02 BIEN
........ · · · · · · ·· ........ . ....... . . . . . . . . . ....... . ....... . .......
· · · · · · · · ........ . ....... . . ...... . ....... . ....... . ....... . .......
21 189000 10300 21.188 10.59 -0.06 -0.10 -0.08 BIEN
Relacion de transformación Secundario-Terciario
ARROLLAM ARROLLAM RELACION TRANSFORMADOR ERROR DE RELACIÓN% GRUPO
U1 U2 TRANS PUERTA BARRAS BARRAS BARRAS Ynd 11
U1/U2x2/1.7321 CTE. = 0.5 U-V V-W W-U
62300 10300 6.984 13.97 -0.12 -0.12 -0.11 OK
51
C.- Tabla 5.3: Determinación de las pérdidas en vacío a tensión y frecuencia nominal con el conmutador de tomas en posición nominal. (Alimentado x el bobinado terciario; bornes u,v,w; Unom:10,3 KV; free= 60 Hz)
% Tension
Unon
90
95
100
105
110
Instrumentos Utilizados:
(V)
9785
10300
10815
VALORES MEDIDOS
Corriente (A) Potencia
lu lv lw (W)
4.256 3.858 4.494 42806
5.682 5.166 5.788 47305
7.276 6.786 7.248 54637
Vatímetro monofasico YEW WP-002 / WP-004 / WP-007 / WP-008 modelo 2504, 0-300V, 0-10A, 47-65Hz, clase precision +/-0.25% Multímetro marca BBC Goerz , modelo Unigor A41 MU -003, clase +/-0.5%, 0-1000Vy 0-6A,
RESUMEN
Corriente (Amp) Pérdidas (W)
Medida Garantizada Medida Garantizada
4.203 ...... 42806 . .....
5.545 .. .... 47305 42500
7.103 .. . .. . 54637 . .....
D.- Tabla 5.4: Medición del nivel de ruido sin y con los ventiladores en servicio.
* Detalles del Transformador
MVA: 60 / 75, Nivel de Tensión: 210/62.3/10.3, Grupo: YNyn0 / YNd11
• Detalles del Instrumento de Medida
Marca: Simpson; Tipo: 899-2; Tipo de Micrófono: TYPE - HOLDER.Calibrador del Instrumento y micrófono: Calibrador Simpson Tipo 886.
Condiciones de Prueba
Voltaje de Excitación: 10.3 KV; Frecuencia: 60HZ; Pos. Conm (tap): 11 B Transf. con ventiladores: Si � NO
dB Posición
Posición 1 2 3
1 75 . . . . . 72 13 2 71 . . . . . 70 14
3 . . . . . ..... ..... 15 4 . . . . . . . . . . . . . . . 16 5 . . . . . . . . . . ..... 17 6 ..... · · · · · ..... 18 7 . . . . . . . . . . · · · · · 19 8 . . . . . . . . . . . . . . . 20 9 ..... . . . . . ..... 21
10 70.5 . . . . . 72 22 11 75 . . . . . 72 23 12 72 · · · · · 71 24
Promedio lectura. 0,30 mt con los Ventiladores Apagados. 1) 1/3 Altura.Y
dB
1 2 3
73 71 73 72 . . . . . . .... . .... . . . . . ..... ..... · · · · · . . . . . . . . . .
. . . . . · · · · · . . . . .
· · · · · . . . . . . . . . .
. . . . . . .... · · · · ·
. . . . . . . . . . . ....
. . . . . · · · · · . . . . .
. . . . . . . . . . .. . . .
. . . . . ..... . ....
3) 2/3 de Altura / Ruido de Fondo: Antes de las medidas: 65 dB. Después de las medidas 65 dB
1 2
73.1 1 7�.8 1 Luego lectura. 2,00 mt con los Ventiladores Encendido. 1) 1/3 Altura.Y
3) 2/3 de Altura / Ruido de Fondo: Antes de las medidas: 65 dB. Después de las medidas 65 dB
1 2 3
76.7 76.8
52
E.- Tabla 5.5: Medición de la Impedancia de Secuencia Cero.
A T - Terciario
Potencia Base= 25MVA 6.142% (Pos1) 6.056% (Pos11B)
Potencia Base= 30MVA 7.369% (Pos1) 7.272% (Pos11 B)
BT- Terciario
Potencia Base = 25MVA 1. 716%
Potencia Base= 30MVA 2.059%
Instrumentos Utilizados: YEW WP-002 / WP-004 / WP-007 / WP-008
6.143%(Pos21)
7.366%(Pos21)
53
54
F.- Tabla 5.6: Determinación de las pérdidas en carga y de la tensión de Cortocircuito a la intensidad nominal del transformador.
* Entre AT- BT; Potencia Base= 60MVA
Impedancia Medida(%) Garantías a 75ºc
POSICIÓN PÉRDIDAS PÉRDIDAS Z 21 ºC Z 75ºC
PÉRDIDAS Z(%)
CONMUTADOR 21 ºC (KW) 75ºC (KW) (KW)
1 123.384 141.941 12.230 12.231 --- ---
11 B 133.176 151.836 11.787 11.788 --- -
21 154.226 178.144 11.559 11.560 --- ---
* Entre AT- BT, Potencia Base= 75MVA
Impedancia Medida(%) Garantías a 75ºc
POSICIÓN PÉRDIDAS PÉRDIDAS Z 21 ºC Z 75ºC
PÉRDIDAS
CONMUTADOR 21 ºC (KW) 75ºC (KW) (KW) z (%)
1 192.787 221.787 15.287 15.288 --- ---
11 B 208.088 237.243 14.733 14.734 258 15.5
21 240.978 278.349 14.449 14.450 --- ---
55
* Entre AT -Terciario, Potencia Base= 25MVA
Impedancia Medida(%) Garantías a 75ºc
POSICIÓN PÉRDIDAS PÉRDIDAS Z 21 ºC Z 75ºC PÉRDIDAS 2(%)
CONMUTADOR 21 ºC (KW) 75ºC (KW) (KW)
1 35.089 39.077 7.382 7.382 --- ---
11 B 35.657 39.885 7.150 7.150 --- --
21 40.145 45.115 6.943 6.943 --- ---
* Entre AT -Terciario, Potencia Base= 30MVA
Impedancia Medida(%) Garantías a 75ºc
POSICIÓN PÉRDIDAS PÉRDIDAS Z 21 ºC Z 75ºC PÉRDIDAS
z (%)
CONMUTADOR 21 ºC (KW) 75ºC (KW) (KW)
1 50.502 56.249 8.856 8.857 --- ---
11 B 51.395 57.431 8.584 8.585 66 --
21 57.759 64.924 8.328 8.329 -- ---
56
* Entre BT -Terciario, Potencia Base= 25MVA
Impedancia Medida(%) Garantías a 75ºc POSICIÓN PÉRDIDAS PÉRDIDAS Z 21 ºC Z 75ºC PÉRDIDAS
2(%) CONMUTADOR 21 ºC (KW) 75ºC (KW) (KW)
26.76 31.744 1.696 1.697 --- --·-
* Entre BT -Terciario, Potencia Base= 30MVA
Impedancia Medida(%) Garantías a 75ºc
POSICIÓN PÉRDIDAS PÉRDIDAS Z 21 ºC Z 75ºC PÉRDIDAS z (%)
CONMUTADOR 21 ºC (KW) 75ºC (KW) (KW) 38.524 45.704 2.034 2.036 44.5 ---
57
G.- Tabla 5. 7: Prueba de tensión Inducida (Tie_mpo Corto) y Aplicada. H.- Tabla 5.8: Prueba de tensión inducida (Tiempo largo con medidas descargas Parciales).
1) Ensayo Tensión Aplicada con fuente Independiente / a 60 HZ; 1 min.
Bobinado (KV) Tensión Resultado
Prueba Aplicada
Alta Tensión ---- ----
Media Tensión --- ----
Baia Tensión 28 Bien
2) Ensayo Tensión Inducida de Corta Duración Fase - Fase
T ension c/F ase A T a tierra : Tension e/Fase BT a tierra: Frecuencia Duración:
460 KV 140 KV 120 Hz 60 Seg
3) Ensayo Tensión Inducida de Larga Duración con medidas de Descargas Parciales a 120HZ
Posición del Conmutador de AT : rrensión Aplicada al Bobinado Terciario: Tensión Fase AT a Tierra Descaroas Parciales entre los minutos 29 v 30 :
245
Ul
212
U2
Tl
Instrumentos utilizados:
T2 T3
Pos 11B 16400 / 18900 V
212000 / 245000 V
85 pe
T1 = 5 min. T2 = 5 seg. T3 = 30 min.
Vatímetro YEW WP-001 . Medidor de Descargas Parciales MESS WANDLER. Osciloscopio de Doble Canal BK Precisión.
J.- Tabla 5.10: Ensayo de calentamiento a Potencia nominal ONAN y ONAF.
Prueba Calentamiento ONAN
1. PotenciaDisipada.
Pérdidas en el Fierro ºC
Pérdidas en el Cu 75 ºC
AT/BT (60MVA)
47,305 W
151,836 W
199,141 W
2. Calentamiento Aceite Superior, a 1000 m.s.n.m
Sobre la Temperatura Ambiente
3. Calentamiento de losArrollamientos.
41.0 ºC
Sobre la Temperatura Ambiente, a Intensidad nominal, a 1000 m.s.n.m
Baja Tensión
Alta Tensión
Terciario
Temperatura Ambiente= 20 -25 ºC
Prueba Calentamiento ONAF
1. PotenciaDisipada.
Pérdidas en el Fierro ºC
Pérdidas en el Cu 75 ºC
49.0 ºC
49.6 ºC
AT/BT (75MVA)
47305 W
237243 W
284548 W
2. Calentamiento Aceite Superior, a 1000 m.s.n.m
Sobre la Temperatura Ambiente
3. Calentamiento de losArrollamientos
33,9 ºC
Sobre la Temperatura Ambiente, a Intensidad nominal, a 1000 m.s.n.m
Baja Tensión
Alta Tensión
Terciario
Temperatura Ambiente= 20 -23 ºC
49.9 ºC
51.2 ºC
AT/Terc. (25MVA)
47,305 W
39,885 W
87,190 W
22.3 ºC
29.9 ºC
AT/Terc. (30MVA)
47305 W
57431 W
104736 W
14,6 ºC
26.2 ºC
58
Prueba de Calentamiento ONAN
Fases Tipo
Conexión AT-BT
AT-Terc.
3 TD3LF Grupo YNyn0 Ynd11
1. Potencia Disipada.
AT/BT (60MVA)
Pérdidas en el Fierro 47305 W Pérdidas en el Cobre a 75 ºC 151836 W
199141 W
2. Calentamiento del Aceite Superior, a1000 m.s.n.mSobre la Temperatura 41 ºCAmbiente
3. Calentamiento de los Arrollamientos
KVA V A
AT/Terc. (25MVA) 47305 W 39885 W 87190 W
22.3 ºC
Sobre la Temperatura Ambiente, a Intensidad nominal, a 1000m.s.n.m
Baja Tensión Alta Tensión
Terciario
49.0 ºC 49.6 ºC
29.9 ºC
Prueba realizada a Temperatura Ambiente= 20 -25 ºC, IEC -76 Norma.
Prueba de Calentamiento ONAF
Fases Tipo
Conexión AT-BT
AT-Terc.
3 TD3LF Grupo
YNynO Yn d11
1. Potencia Disipada
AT/BT (75MVA)
Pérdidas en el Fierro 47305 W Pérdidas en el Cobre a 75 237243 W ºC
284548 W
2. Calentamiento del Aceite Superior, a 1000m.s.n.m
Sobre la Temperatura Ambiente
33.9 ºC
KVA V A
AT/Terc. (30MVA) 47305 W 57431 W
104736 W
14.6 ºC
AT 60000 BT 60000 210000 62300 164,9 556,0
AT 75000 BT 75000 210000 62300 206.2 695
59
Terc. 25000 10300 1401,3
Terc. 30000 10300 1681.6
3. Calentamiento de los Arrollamientos
Sobre la Temperatura Ambiente, a Intensidad nominal, a 1000 m.s.n.m.
Baja Tensión Alta Tensión
Terciario
49.9 ºC 51.2 ºC
Prueba realizada con Temperatura Ambiente 20 a 23 ºC. * IEC - 76Norma
26.2 ºC
60
K.- Tabla 5.11: Prueba de Impulso AT/BT/ Terciario.
POTENCIA: sons MVA, TENSION: 210/62.3/10.3 KV, GRUPO: YNvn0NNd11, 60HZ 1. PRUEBA SEGÚN NORMA ............. CEI Pub76
Secuencia 1 2 Ondas reducidas 2 ..... Onda cortada reducida 3 2 Ondas cortadas plenas 4 3 Ondas plenas
�. VALORES DE PRUEBA
AT 1050 KV BT 325
Tolerancia de Tiempos
Frente+/ - 30% Cola+ /-20% Corte entre 2 : 6 sea
KV Terc. 75 KV
13. CIRCUITO DE PRUEBA SEGÚN Pag. Nº ....................................................................... .
�. PROCEDIMIENTO DE MEDIDA Según Norma CEI Pub 52 con esferas de 500 mm de diámetro Divisor de tensión capacitivo, de las siguientes relaciones:
AT: 1329 BT: 889 Terc.: 449
Instrumento conectado a la salida del divisor de tensión: * Oscilógrafo de Impulso HAEFEL Y tipo E441 serie N° 72-080003-19-76
15. RESULTADOS DE LA PRUEBAFormas de OndaIAT 1.5 / 45 us; NAT ......... ./ .................. US BT 1.3 / 30 us; NBT ......... ./ .................. us lferc. 1.2 / 50 us; NMT ......... ./ ................. us
�. CONCLUSIÓN El examen de todos los oscilogramas e corriente y tensión y su comparación con los primeros oscilogramas de referencia de las pruebas de cada fase en particular muestran que no ha habido ningún cambio en las ondas salvo amplitud. Por lo tanto se considera que el transformador ha pasado satisfactoriamente las pruebas.
61
62
L.- Tabla 5.12: Determinación de la capacitancia y fdp del aislamiento del Arrollamiento antes y después de las pruebas.
Condiciones Ambientales de Prueba
Humedad: 62% Temperatura del Aire Temperatura del Aceite
Resultado de las Mediciones
Bobinados Cktos vv mA Watts %PF Factor de %PF Capacitancia en
Prueba Usados medido Corrección Correg. medida
CH+ CHL GAR-8 10 42.58 1,22 0,29 1,00 0,29 11295 pF
CH GAR-RB 10 18.77 0,53 0,28 1,00 0,28 4981.3 pF
CHL UST-R 10 23.81 0,691 0,29 1,00 0,29 6313.7 pF
CL + CLT GAR-8 10 57.7 1,927 0,33 1,00 0,33 15307 pF
CL GAR-RB 10 8.028 0,342 0,43 1,00 0,43 2129.4 pF
CLT UST-R 10 49.67 1,584 0,32 1,00 0,32 13176 pF
CT + CTH GAR-8 5 64.4 2,200 0,34 1,00 0,34 17082 pF
CT GAR-RB 5 64.01 2,182 0,34 1,00 0,34 16979 pF
CTH UST-R 5 0.389 0,018 0,45 1,00 0,45 103.2 pF
Line Configuratión: 1 0KV; Line Frecuency modulation: 60HZ
Nota 1: Prueba realizada antes de las Pruebas Dieléctricas
Equipo utilizado: Analizador de Aislamiento Doble M4000
Nota 2: También se realiza la Prueba después de las Pruebas Dieléctricas
63
M.- Tabla 5.13: Análisis Físico-Químico y Cromatográfico del aceite aislante antes y después de las pruebas.
Informe de Ensayo Físico- Químico (Análisis aceite aislante antes de las Pruebas Eléctricas finales)
Análisis del Aceite antes de las Pruebas Resultados Val. Eléctricas Orientacion Indice neutralización: ASTM <0,01 mg KOH/g 0,03 max. D-974 aceite Rigidez Dieléctrica: ASTM D- 70 KV / 2.0 mm 52 min. 1816 Tensión lnterfacial: ASTM D- 39 mN / m 30 min. 971 Contenido de H2O Fisher: ASTM D-1533 10 ppmp 15 max.
Informe de Ensayo Cromatográfico: (Análisis de gases disueltos en aceite aislante antes de las Pruebas Eléctricas finales)
Resultados(ppmv) Gases Hidrógeno (H2) 3
analizados: Oxígeno (02) 1000 Nitrógeno (N2) 3000
Norma Metano (CH4) ND
Analisis ASTMD 3612- Mon.Carbono(CO ND
85 ) Diox.Carbono(CO 12
2) Etileno (C2H4) ND
Etano (C2H6) ND
Acetileno (C2H2) ND
Total Gases Combustibles 3 Total Gases General 4015
ND: No
Detectado. Norma Análisis: ASTM D 3612-85 Norma Diagnóstico: IEC599
También se efectúa: Análisis gases disueltos aceite después de las Pruebas. Análisis aceite después de las Pruebas.
N.-Tabla 5.14: Medida de la resistencia de aislamiento
0.-Tabla 5.15: Pruebas Complementarias y Control de Accesorios
1) Control Cableado Accesorios ______ OK2) Funcionamiento Accesorios Trafo
Relé Bucholz ____________ OKRelé Protección del Conmutador bajo carga _ OKValv. Seguridad (3 Piezas) _______ OKIndicador nivel aceite Transformador. ___ OKIndicador nivel aceite conmutador ____ OKIndicador temperatura aceite AKM ____ OKIndicador relé Imagen térmica AT/BT ___ OKPolaridad transf. Corriente _______ OKSensor de temperatura PT100 ______ OK
Medida Aislamiento con Megger - (5 KVdc)
AT- BT = 3000 Mohms AT-Terc = 2500 Mohms BT - Masa = 600 Mohms
AT - Masa = 1000 Mohms BT - Terc. = 1000 Mohms Terc- Masa= 500 Mohms
Pruebas en el panel de regulación de tensión _______ OK Pruebas conmutador baja carga OK Pruebas baterías de los ventiladores OK Prueba de hermeticidad OK
Instrumentos Utilizados: - Multímetro Unigor A41 MU-003. - Megohmetro Megabrass 5 KVdc.
64
CONCLUSIONES.
1.- La medida de la resistencia del devanado primario promedio fue 1.470045 ohmios a
20.6ºC en la posición 11 B, la medida de la resistencia del devanado secundario
promedio fue 0.10468 ohmios a 20.6ºC y la medida de la resistencia del devanado
terciario promedio fue 0.005628 ohmios a 20.6°C. Dichos valores corresponden a
sus valores de diseño respectivos 1.472346 en el devanado primario, 0.104874 en
el devanado secundario y 0.005646 en el devanado terciario.
2.- Los errores de relación de transformación de los arrollamientos son considerables
debido a la clase de precisión de los transformadores de tensión ( clase de precisión
0.2% ) y corriente empleados para los equipos y el puente de medición.
3.- Las pérdidas en vacío medidas a la tensión, frecuencia y posición nominal, con
alimentación por el bobinado terciario de 10,3 KV es de 47,305W. Las pérdidas en
vacío garantizadas en las citadas condiciones son de 42,500W, y representan un
+10.16% de error con una tolerancia admisible de +15%.
4.- Se efectuó la medición del nivel de ruido para las etapas de funcionamiento ONAN y
ONAF, para el desarrollo de las mismas se colocó un micrófono a 1/3 y 2/3 de la
altura, a una distancia horizontal del transformador de 0.30 m. y 2 m. con el
ventilador apagado y encendido respectivamente. Los valores medidos para todas
las posiciones están dentro del rango establecido por la norma CEI 551 de 88 dB
para transformadores de potencia de 60/70MV A.
5.- Los valores medidos de la impedancia de secuencia cero para AT-Terciario en la
posición 11 B son de 6.056%(25MVA) y 7.272%(30MVA). Para BT-Terciario los
valores medidos de la impedancia homopolar en la posición 11 B son de
1.716%(25MVA) y 2.059%(30MVA). con el ventilador apagado y encendido
respectivamente.
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6.- Para la medición de pérdidas en el cobre y de la tensión de cortocircuito, los valores
obtenidos a 21ºC para las combinaciones AT-BT, AT-terciario y BT-terciario se
corrigen a la temperatura según IEC 75°C. Dichos valores medidos están por debajo
de lo garantizado por el fabricante, por lo que no hay ningún inconveniente.
7.- Se realiza la prueba de tensión inducida (tiempo corto), la prueba de tensión aplicada,
y la prueba de tensión inducida con medidas de descargas parciales, con resultados
satisfactorios que demuestran una buena de fabricación que a su vez garantice un
eficiente funcionamiento de acuerdo a las condiciones de diseño. Entre los
procedimientos efectuados: Se aplico una tensión de 28KV a 60Hz de tensión al
devanado terciario 10,3KV a tierra (Aplicada), se aplico una tensión e/fase AT a
tierra de 460KV y de e/fase BT a tierra de 140KV a 120Hz, con una duración de 60
segundos (Inducida de corta duración), se aplico tensión al bobinado terciario entre
16,4/18,900 KV y una tensión fase AT a tierra entre 212 / 245KV encontrándose
descargas parciales entre los minutos 29 y 30 de 85pc.
8.- Para el ensayo de calentamiento ONAN realizados a una temperatura ambiente de
20-25ºC, se obtienen valores de calentamiento del aceite superior como de
calentamiento de los devanados que se encuentran dentro de los valores
permisibles, y que garanticen la entrega de la potencia completa con las perdidas
garantizadas.
9.- Para la prueba de impulso AT/BT/Terciario se establece como valores de prueba AT
1050 KV, BT 325 KV y Terc 75KV. Se obtuvo como resultados formas de onda en
AT de 1.5 / 45 us; en BT de 1.3 / 30 us y Terc de 1.2 / 50 us. El examen de todos
los oscilogramas de corriente y tensión, y su comparación con los primeros
oscilogramas de cada fase en particular muestran que no hubo cambio alguno en
las ondas salvo amplitud. Por lo tanto se considera que el transformador ha pasado
satisfactoriamente las pruebas.
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10.- Los valores arrojados en el análisis físico-químico del aceite antes y después de
las pruebas, están dentro de los valores de orientación de acuerdo a las Normas
ASTMD. Igualmente los resultados arrojados en el análisis de gases disueltos en
el aceite antes y después de las pruebas, muestran valores dentro de lo que la
misma Norma contempla.
11.- Se efectúan las pruebas complementarias de control de accesorios, para verificar
el correcto desempeño de los mismos con el transformador en servicio. Se
efectúa una inspección del cableado de los accesorios, el funcionamiento de los
accesorios del transformador tales como el relé bucholz, el relé de protección del
conmutador bajo carga, las válvulas de seguridad, los indicadores de nivel de
aceite del transformador como del conmutador, temperatura del aceite AKM, relé
de imagen térmica AT/BT, la polaridad de los TCs, los sensores de temperatura
PT100. Además, las pruebas en el panel de regulación de tensión, en el
conmutador bajo carga, en el tablero de control de ventiladores, como prueba de
hermeticidad.
BIBLIOGRAFIA.
1.- American National Standard lnstitute, "IEEE Standard Test Code for Liquid
lnmersed Distribution, Power, and Regulating Transformers", IEEE Std C57.12.90-1993.
2.-American National Standard lnstitute, Publicación C57.12.00, 1993, pags. 42 a 45.
3.-lnternational Electrical Committee, Publicación IEC 76-1, 1993., pags. 63 a 73.
4.- ABB Service, Articulo "Análisis de aceites aislantes en el mantenimiento de
transformadores".
5.- Cigré Comité Mexicano, Articulo "Experiencias en el desarrollo de sistemas de
monitoreo y diagnostico para transformadores de potencia", Instituto de Investigaciones
Eléctricas, 2001.
6.- León Ojeda Jaime, Articulo "Nuevas tendencias en el Aislamiento de
transformadores".
